[發明專利]一種V離子摻雜BiNb5O14光催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201710598963.X
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN107175099A
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 喬學斌
• 申請（專利權）人: 江蘇師范大學
• 主分類號: B01J23/22
• 分類號: B01J23/22;C02F1/30;C02F101/30
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本本發明涉及一種無機光催化劑材料的制備方法及其應用，特別涉及用于降解有機污染物的V離子摻雜BiNb₅O₁₄光催化劑及其制備方法和應用，屬于無機光催化材料領域。

背景技術

目前，隨著全球工業化進程的不斷發展與進步，人們的生活水平不斷提高，全球經濟也不斷發展。但是同時環境與能源問題也越發嚴重。如今，環境問題已成為人類生存和社會可持續發展所面臨的最大挑戰。近年來，水污染已經成為人們的憂患，尤其是染料污水問題尤為突出。如何解決染料污水問題已經成為主要研究對象之一。怎樣在低能或無能耗的條件下高效無殘留的去除水中染料成為研究者們的研究熱點。

光催化材料是指一種在光的照射下，自身不起變化，可以促進化學反應的物質。光催化材料可以有效降解許多結構穩定的有機污染物，已成為國內外重視的污染治理技術之一。光催化技術不僅能夠直接利用光的照射降解有機污染物，也可以分解水獲得清潔能源。目前光催化技術已經成為污染物處理與分解水制氫能源等領域研究方向和可能廣泛應用的技術。近年來，開發能夠在光照下快速高效降解有機染料的光催化劑已經成為研究者們的研究熱點。

中國專利CN201410687080.2報道了一種大比表面積鈮酸鹽光催化劑的制備方法及應用，同時中國專利CN201310252473.6報道了可見光響應的光催化劑BaCuV₂O₇及其制備方法。以上兩個專利分別報道了鈮酸鹽和釩酸鹽光催化材料，為光催化材料的開發提供了新方向。因此在這些報道的基礎上，我們研究了一種V離子摻雜BiNb₅O₁₄光催化劑，發現該類化合物具有優異的光催化性能，而且目前尚無報道。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供V離子摻雜BiNb₅O₁₄光催化劑及其制備方法和應用，制備方法簡單、光催化效率高、應用前景廣闊。

一種V離子摻雜BiNb₅O₁₄光催化材料，它的化學式為BiNb5-5xV5xO14，其中x為V5+摻雜的摩爾百分數，0.0001≤x≤0.15。

上述制備的樣品為單一的純相材料物。

一種V離子摻雜BiNb₅O₁₄光催化材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）按化學式BiNb_5-5xV_5xO₁₄中各元素的化學計量比，首先稱取含有鉍離子Bi³⁺的化合物，溶于適量的稀硝酸溶液中，加熱攪拌，直至完全溶解，再加入適量的絡合劑，攪拌溶解得到A溶液；稱取含有鈮離子Nb⁵⁺的化合物，溶于適量的稀硝酸溶液中，加熱攪拌，直至完全溶解，再加入適量的絡合劑，攪拌溶解得到B溶液；稱取含有釩離子V⁵⁺的化合物，溶于適量的稀硝酸溶液中，加熱攪拌，直至完全溶解，再加入適量的絡合劑，攪拌溶解得到C溶液，最后，將A、B、C溶液混合，繼續攪拌1-5小時得到混合均勻溶液；

（2）將上述混合物溶液放置在烘箱中，溫度為50℃-100℃，時間為12小時，得到蓬松的前驅體；

（3）自然冷卻后，取出前驅體，在空氣氣氛中煅燒，煅燒溫度為750～1400℃，煅燒時間為2～16小時，自然冷卻后，研磨均勻即得到一種V離子摻雜BiNb₅O₁₄光催化粉末材料。

所述的含鉍離子Bi³⁺的化合物為氧化鉍Bi₂O₃、硝酸鉍Bi(NO₃)₃?5H₂O、氫氧化鉍Bi(OH)₃和氯化鉍BiCl₃中的一種；所述的含有鈮離子Nb⁵⁺的化合物為五氧化二鈮Nb₂O₅、氫氧化鈮Nb(OH)₅和氯化鈮NbCl₅中的一種；所述的含有釩離子V⁵⁺的化合物為五氧化二釩V₂O₅、偏釩酸銨NH₄VO₃中的一種。

步驟（3）所述的煅燒溫度為800～1350℃，煅燒時間為3～15小時。